AT89C51單片機(jī)在數(shù)控車床切削力測量中的應(yīng)用
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2.6 A/D轉(zhuǎn)換器
把測力傳感器輸出的模擬電壓變成數(shù)字量，我們選用的是ADC0809八位A/D轉(zhuǎn)換器，他的轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近法。在A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，一個(gè)帶有模擬開關(guān)數(shù)組的256R分壓器，以及一個(gè)逐行逼近的寄存器。八路的模擬開關(guān)可由地址鎖器和譯碼器控制，可以在八個(gè)通路中任意訪問一個(gè)單邊的模擬信號。
2.7 顯示切削力
A/D轉(zhuǎn)換器雖然將測力傳感器輸出的模擬電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，但是它并不是實(shí)際數(shù)控車床切削力的值，要得到真正的切削力的值還需進(jìn)行以下兩步工作：靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度變換。
靜態(tài)標(biāo)定：就是通過實(shí)驗(yàn)建立測力傳感器輸出電壓與切削力之間的關(guān)系曲線和數(shù)學(xué)模型。
標(biāo)度變換：就是將A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的00H—FFH數(shù)字量再轉(zhuǎn)換為實(shí)際的切削力的值。
以上兩步工作進(jìn)行完畢后才能在單片機(jī)LED上顯示出數(shù)控車床實(shí)際的切削力的值。以便數(shù)控車床操作人員進(jìn)行監(jiān)視和管理生產(chǎn)等。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主程序框圖見圖3，系統(tǒng)軟件包括：動態(tài)顯示程序、A/D采樣程序、標(biāo)度變換程序和中斷服務(wù)程序等。中斷服務(wù)程序主要是利用定時(shí)器中斷產(chǎn)生的時(shí)標(biāo)，對LED數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)刷新顯示。
3.1 A/D采樣程序
本程序分主程序和中斷服務(wù)程序兩部分。主程序用來對中斷初始化，給ADC0809發(fā)啟動脈沖、送模擬量路數(shù)的地址、動態(tài)顯示、監(jiān)控報(bào)警等。中斷服務(wù)程序用來接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量和判斷一遍采樣完成否。
圖3 系統(tǒng)主程序框圖
圖4 標(biāo)度變換子程序框圖
部分參考程序如下：主程序：
ORG 0A00H
MOV R1,#30H；輸入數(shù)據(jù)區(qū)起始地址
MOV R4,#03H；模擬量總路數(shù)送R4
MOV R2,#00H;IN0地址送R2
SETB EA
SETB EX0
SETB IT0
MOV R0,#0F0H
MOV A,R2
MOVX @R0,A
SJMP $ ;等待中斷
中斷服務(wù)程序：
ORG 0003H
AJMP CINT1
ORG 0100H
CINT1: MOV R0,#0F0H
MOVX A,@R0
MOV @R1,A
INC R1
INC R2
MOV A,R2
MOVX @R0,A
DJNZ R4, LOOP；若未采集完3路，則轉(zhuǎn)LOOP
CLR EX0； 若采集完3路，則關(guān)INT0中斷
LOOP: RETI
END
3.2 標(biāo)度變換子程序框圖
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，本系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量與數(shù)控車床切削力的值呈線性關(guān)系。因此，標(biāo)度變換的數(shù)學(xué)公式為：Ax=A0+(Am-A0)(Nx-No)/(Nm-No)
A0 ── 一次測量儀表的下限
Am ── 一次測量儀表的上限
Ax ── 實(shí)際測量值
N0 ── 儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量
Nm ── 儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量
Nx ── 測量值所對應(yīng)的數(shù)字量
為了使程序簡單，一般把被測參數(shù)的起點(diǎn)A0（輸入信號為0）所對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值為0，即N0=0，這樣公式變?yōu)椋?BR>Ax= Nx/Nm(Am-A0)+A0
該系統(tǒng)標(biāo)度變換子程序框圖如圖4所示。
4 結(jié)束語
應(yīng)用單片機(jī)測量數(shù)控車床切削力，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動采樣、實(shí)時(shí)顯示、過載報(bào)警，以便操作人員進(jìn)行監(jiān)控和管理生產(chǎn)，有效地防止了因切削用量過大而損壞數(shù)控車床的現(xiàn)象發(fā)生。本系統(tǒng)也可經(jīng)改進(jìn)后移植到需限載的其他領(lǐng)域中應(yīng)用。
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